Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Jacques FOURMENT : Ingénieur, ancien Directeur Technique Verre chez Stein Heurtey
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Jean FROMENTIN : Ingénieur, Directeur de la Division Verre chez Stein Heurtey
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Lire l’articleINTRODUCTION
C’est dans le four de fusion que se réalise le processus d’élaboration du verre à partir du mélange vitrifiable ; celui-ci est obtenu par un mélange intime des matières premières préalablement dosées auquel on ajoute au minimum 10 % de verre broyé appelé calcin ou groisil. Cette adjonction de verre broyé est indispensable pour obtenir une qualité de verre correcte, et peut atteindre 90 % du fait de l’utilisation croissante du verre de récupération. Ce mélange vitrifiable est appelé « composition » par les verriers.
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L’élaboration s’effectue à des températures comprises entre 1 200 et 1 600 oC et comporte essentiellement quatre phases :
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la fusion du mélange vitrifiable qui passe de l’état pulvérulent à l’état liquide ;
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l’affinage qui assure l’élimination des composés gazeux résultant des réactions chimiques produites pendant la fusion ;
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l’homogénéisation chimique et physique de la masse vitreuse ;
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le conditionnement qui abaisse la masse vitreuse à une température compatible avec son utilisation ultérieure, en général de l’ordre de 1 000 à 1 300 oC.
Dans la plupart des cas, le conditionnement se termine dans des canaux réalisés en matériaux réfractaires reliant le four à chacune des machines de formage. Ces canaux, équipés de dispositifs de chauffage et de refroidissement, sont appelés « feeders » par les verriers.
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Ces différentes phases du processus d’élaboration peuvent se réaliser :
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soit, simultanément, dans différentes parties du four, dans le cas des fours à bassin continus ;
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soit, successivement, dans le cas des fours à creusets (fours à pots) ou des fours « day tank ».
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Dans tous ces fours, la répartition du chauffage a une grande importance dans la mesure où les courants de verre engendrés par les gradients thermiques dans la masse vitreuse en fusion jouent un rôle primordial dans la qualité de l’affinage et de l’homogénéisation.
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En fonction du mode de chauffage, on peut classer les fours de fusion en deux grandes catégories :
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les fours à flammes utilisant des combustibles fossiles, dans lesquels l’énergie thermique est transmise au verre par échange thermique entre les flammes et la surface du bain de verre ;
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les fours électriques dans lesquels l’énergie thermique est produite par effet Joule dans la masse du verre en fusion.
Un chauffage d’appoint électrique est souvent installé sur les fours à flammes, soit pour augmenter momentanément la production du four, soit pour améliorer la qualité du verre.
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Réalisation et dimensionnement des fours
En anglais
4. Fours à flammes avec appoint électrique
La capacité de fusion des fours à flammes est limitée par le transfert thermique entre la flamme et la surface du bain de verre. Il est possible d’augmenter cette capacité de fusion par adjonction d’un chauffage électrique d’appoint par électrodes plongeantes (appelé aussi « boosting »). Les électrodes sont montées soit dans les parois, soit dans la sole du four. Leur emplacement est choisi de façon à créer des courants de verre favorisant l’affinage du verre.
Les avantages apportés par les chauffages d’appoint sont les suivants :
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augmentation de la production du four sans baisse de qualité, permettant de répondre à une demande plus importante (particulièrement appréciée dans le cas de l’industrie du verre d’emballage où les augmentations saisonnières de la demande sont fréquentes) ;
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fusion de verre coloré dans un four normalement prévu pour du verre blanc ;
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amélioration de la qualité dans le cas de verres spéciaux difficiles à fondre et à affiner (pratiquement indispensable dans le cas des verres borosilicates colorés) ;
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contrôle du « point chaud » ;
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maintien de la production du four en fin de campagne, lorsque la capacité de fusion normale diminue du fait de l’encrassement du circuit de fumées.
Enfin il faut signaler, également, l’installation d’un chauffage auxiliaire de la gorge, utilisé au contraire lorsque la production du four est faible ou nulle (four en veilleuse), afin d’éviter un gel du verre entre le bassin de fusion et l’avant-bassin.
Tous ces avantages font que les chauffages électriques d’appoint sont de plus en plus systématiquement installés sur les fours à flammes pour la souplesse d’exploitation qu’ils apportent aux verriers.
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